Nanoestructuras desarrolladas por investigadores del CIQA encuentran aplicación en ingeniería neuronal

Un artículo publicado en el journal Science Advanced por un equipo multinacional de investigadores del Max Planck Institute for Intelligent Systems, del Institute of Functional Interfaces of the Karlsruhe Institute of Technology, ambos de Alemania, del Maastricht University Medical Center, de los Países Bajos, del Louisiana State University y del Carnegie Mellon University, de los Estados Unidos, del Institute for Bio-medical Engineering en Suiza, y del School of Medicine and College of Engineering, en Turquía, mostraron por primera vez que las neuronas en el cerebro de un ratón pueden ser estimuladas remotamente sin cables o conexiones físico-mecánicas. La conexión inalámbrica se logró usando nanopartículas especiales magneto-electrónicas del tipo desarrollado en CIQA 10 años atrás.

En el año 2010, los investigadores del CIQA Verónica Corral, Darío Bueno y Ronald Ziolo demostraron cómo unos materiales especiales, conocidos como multiferróicos magnetoeléctricos, pueden ser utilizados en la fabricación de nanopartículas individuales que pueden ser estimuladas eléctrica y magnéticamente de manera remota, es decir, sin conectarse con cables. Ellos lograron esto combinando dos materiales dentro de una nanopartícula con estructura núcleo-coraza, cuyas propiedades ligan magnetismo y electricidad a través de estrés mecánico. El Dr. Ziolo notó, junto a los miembros de su grupo, que “usando este tipo de nanopartículas, el equipo multinacional logró generar señales eléctricas que estimularon la región profunda del cerebro de un ratón”.

Las nanopartículas fueron diseñadas por los investigadores de CIQA para futuras aplicaciones magnetoeléctricas en diferentes sectores de la sociedad como el de consumo, la salud, la energía y la electrónica, utilizando materiales compósitos avanzados hechos con polímeros, cristal líquido, y componentes cerámicos y textiles.

Aunque actualmente existen dispositivos que son usados para modular eléctricamente partes del cerebro en el tratamiento de trastornos nerviosos, éstos requieren una inserción quirúrgica, la cual incrementa el riesgo de sangrado, infección o daño, y pueden sustancialmente impedir la libre movilidad del paciente. Como lo ha puntualizado el equipo multinacional de investigación, sin embargo, su descubrimiento utilizando las nanopartículas del tipo diseñado en CIQA tienen el potencial de proveer una plataforma versátil y menos invasiva para la neuromodulación del cerebro profundo. Como también lo señaló el equipo multinacional que hizo este descubrimiento, su tecnología tiene el potencial para ser utilizada en el tratamiento de una variedad de trastornos neuronales como el Alzheimer y Parkinson.

En conclusión, el Dr. Ziolo señaló que, aunque aún no se han utilizado las nanopartículas magnetoeléctricas y multiferróicas en aplicaciones prácticas, “Los resultados de investigaciones recientes considerando sólo los campos médico y biomédico son promesa de importantes avances y descubrimientos futuros”.

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